CN108298733A - 一种多功能可调节式prb室内试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多功能可调节式PRB室内试验装置，包括支架、马利奥特瓶、污水槽、运移装置和修复装置；支架设在污水槽一侧，运移装置前端与污水槽另一侧底部相通，后端与修复装置相通，马利奥特瓶通过支架固定在污水槽上方，马利奥特瓶包括污水容水瓶、进气管、进水管和出水管，进水管设在污水容水瓶上部侧壁上，进水管上设有进水阀门，出水管和进气管平行设置，顶端均伸入污水容水瓶内，底端伸入污水槽内，污水容水瓶内与污水槽之间的出水管上设有出水阀门；进水管水平位置低于进气管顶端，出水管底端低于进气管底端。本发明结构简单，能研究不同地下水污染物在不同介质中的运移规律；能研究地下水污染物在不同修复技术下的修复特点和效果。

Description

一种多功能可调节式PRB室内试验装置
技术领域
本发明涉及地下水中污染物运移规律及修复技术研究的试验装置，具体说是一种多功能可调节式PRB室内试验装置。
背景技术
地下水污染主要指人类活动引起地下水化学成分、物理性质和生物学特性发生改变而使地下水水质变化的现象。地表以下地层复杂，地下水流动极其缓慢，因此，地下水污染具有过程缓慢、不易发现和难以治理的特点。地下水一旦受到污染，即使彻底消除其污染源，也得十几年，甚至几十年才能使水质复原。
目前，国内存在大量的土壤和地下水污染场地，对地下水资源的使用造成了严重威胁，使本来就不足的地下水资源变得更加匮乏，所以，地下水污染的控制和治理工作迫在眉睫。地下水污染的修复是我们面临的全新且极具挑战性的重要课题，需要进行多学科交叉和联合攻关。长期以来，国内把主要的注意力和研究、治理工作集中在地表水的污染上，投入了大量的人力和物力进行地表水污染的防治，并取得了一定的成效。而地下水污染由于其隐蔽性、复杂性、难以控制和治理困难的特性，以及高昂的治理、修复费用，使得地下水污染的修复在国内刚刚展开。国内地下水污染的修复水平与世界发达国家有非着常明显的差距，例如，有机污染物的评估与治理目前在全世界已经成为地下水与土壤污染修复的最主要课题之一，然而国内有机污染物在地下水体中的传输(多相流)机理的研究还处于刚刚起步阶段。目前，地下水修复技术包括：抽提与处理方法(Pump and Treat)、污染土壤气相提取法(Soil Vapor Extraction,简称SVE)、微生物排气法(Bioventing)、空气搅动法(AirSparging)、可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier,简称PRB)、电动力学方法(ElectroKinetics)、原位热处理法(In-Situ Thermal Remediation)、微生物处理(Biodegradation)。
发明内容
发明目的：为克服现有技术不足，实现地下水污染运移规律和实现地下水污染修复治理的研究，本发明提供一种研究污染地下水在不同介质及不同类型含水层中的运移规律和不同修复技术，模拟不同水力梯度情况下地下水污染物在不同介质及不同类型含水层中运移规律以及不同修复技术的修复特点和效果的多功能可调节式PRB室内试验装置。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种多功能可调节式PRB室内试验装置，包括支架、马利奥特瓶、污水槽、运移装置和修复装置；所述支架设在污水槽一侧，运移装置前端与污水槽另一侧底部相通，后端与修复装置相通，马利奥特瓶通过支架固定在污水槽上方并与污水槽相通，马利奥特瓶包括污水容水瓶、进气管、进水管和出水管，进水管设在污水容水瓶上部侧壁上，进水管上设有进水阀门，出水管和进气管平行设置，顶端均伸入污水容水瓶内，底端伸入污水槽内，污水容水瓶内与污水槽之间的出水管上设有出水阀门；进水管水平位置低于进气管顶端，出水管底端低于进气管底端。
上述出水管顶端略高于污水容水瓶底部，进气管顶端位置高于污水容水瓶内水面高度，进气管根据实际试验需要调节进气管底部位置，以调节试验水头以实现模拟不同水力梯度的大小；上述运移装置临近污水槽一端为前端。
工作原理：本发明多功能可调节式PRB室内试验装置使用时，马利奥特瓶上进水口与进水管连接，用于进污水，污水进入到污水容水瓶内水位高度略低于进气管顶部高度后，停止进水，关闭进水阀门，通过调节进气管底部高度，调节试验水头以实现模拟不同水力梯度的大小；打开出水阀门，水流进入污水槽，当水面与进气管底部持平时，不再进水，水头固定；本申请的马利奥特瓶运用了马利奥特瓶原理。
所述支架为长方形框架，设在污水容水瓶一侧边的中线上且垂直于地面；能方便固定污水容水瓶。
所述运移装置包括固定滤板、第一不透水盖板、介质槽和采样口，介质槽前端与污水槽相通，固定滤板设在介质槽与污水槽连接部，第一不透水盖板设在介质槽顶部，采样口设在介质槽侧壁；能通过采样口采样，检测污水中污染物浓度。
所述介质槽内设有介质，介质为裂隙介质或孔隙介质，孔隙介质为不同粒径、孔隙度的砂性土、粘性土；能研究出不同地下水污染物在不同介质中的运移规律。
所述介质为包气带含水层、潜水含水层或承压水含水层；能研究不同地下水污染物在不同类型含水层中的运移规律。。
所述修复装置包括可移动滤板、第二不透水盖板、可渗透反应槽和取样口，可渗透反应槽与介质槽后端相通，可移动滤板设在可渗透反应槽与介质槽连接部，第二不透水盖板设在可渗透反应槽顶部，取样口设在可渗透反应槽侧壁；能通过调节可移动滤板调节介质槽和可渗透反应槽相互容量大小，可在取样口取样，检测经过修复后污水中污染物浓度，从而模拟和研究不同地下水污染修复技术的修复特点和效果。
优选，所述可渗透反应槽内填充地下水修复剂和吸附材料。
所述地下水修复剂和吸附材料包含零价铁或零价铁和活性碳或零价铁和玉米秸秆或零价铁和棉花；能模拟不同类型的地下水修复剂和吸附材料。
有益效果：本发明结构简单，操作方便，能调节污水槽内的进气管高度可改变水力梯度的大小，从而模拟不同水力梯度情况下研究不同地下水污染物在不同介质中的运移规律；能通过调节可移动滤板调节介质槽和可渗透反应槽相互容量大小，从而研究地下水污染物在不同修复技术下的修复特点和效果。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明的试验流程图。
具体实施方式
实施例1
如图1-2所示，一种多功能可调节式PRB室内试验装置，包括支架5、马利奥特瓶、污水槽9、运移装置和修复装置；所述支架5设在污水槽9一侧，运移装置前端与污水槽9另一侧底部相通，后端与修复装置相通，马利奥特瓶通过支架5固定在污水槽9上方并与污水槽9相通，马利奥特瓶包括污水容水瓶1、进气管2、进水管3和出水管8，进水管3设在污水容水瓶1上部侧壁上，进水管3上设有进水阀门4，出水管8和进气管2平行设置，顶端均伸入污水容水瓶1内，底端伸入污水槽9内，污水容水瓶1内与污水槽9之间的出水管8上设有出水阀门6；进水管3水平位置低于进气管2顶端，出水管8底端低于进气管2底端；支架5为长方形框架，设在污水容水瓶1一侧边的中线上且垂直于地面；运移装置包括固定滤板10、第一不透水盖板7、介质槽11和采样口12，介质槽11前端与污水槽9相通，固定滤板10设在介质槽11与污水槽9连接部，第一不透水盖板7设在介质槽11顶部，采样口12设在介质槽11侧壁；介质槽11内设有介质，介质为裂隙介质或孔隙介质，孔隙介质为不同粒径、孔隙度的砂性土、粘性土；介质为包气带含水层、潜水含水层或承压水含水层；修复装置包括可移动滤板13、第二不透水盖板16、可渗透反应槽14和取样口15，可渗透反应槽14与介质槽11后端相通，可移动滤板13设在可渗透反应槽14与介质槽11连接部，第二不透水盖板16设在可渗透反应槽14顶部，取样口15设在可渗透反应槽14侧壁；可渗透反应槽14内填充地下水修复剂和吸附材料；地下水修复剂和吸附材料包含零价铁。
本发明多功能可调节式PRB室内试验装置使用时，马利奥特瓶上进水口与进水管3连接，用于进污水，污水进入到污水容水瓶1内水位高度略低于进气管2顶部高度后，停止进水，关闭进水阀门4，通过调节进气管2底部高度，调节试验水头以实现模拟不同水力梯度的大小；打开出水阀门6，水流进入污水槽9，当水面与进气管2底部持平时，不再进水，水头固定；本申请的马利奥特瓶运用了马利奥特瓶原理。
支架5为长方形框架，设在污水容水瓶1背面的中线上且垂直于地面，用三个钉子固定，支架5用于固定整个装置。试验时，首先，打开进水阀门4，污水从进水口流入到污水容水瓶1，当污水进入到污水容水瓶1内水位高度略低于进气管2顶部高度后，停止进水，关闭进水阀门4，通过调节进气管2底部高度，调节试验水头以实现模拟不同水力梯度的大小；打开出水阀门6，水流进入污水槽9，然后，污水通过滤板进入介质槽11，介质槽11内介质可以是不同粒径、孔隙度的砂性土、粘性土等孔隙介质，可以是裂隙介质，也可以是不同类型含水层，在采样口12采样，检测污水中污染物浓度，从而研究不同地下水污染物在不同介质中的运移规律。最后，污水通过可移动滤板13进入可渗透反应槽14，可渗透反应槽14中可以充填包含零价铁的地下水修复剂和吸附材料，通过调节可移动滤板13调节介质槽11和可渗透反应槽14相互容量大小，在位于可渗透反应槽14上的取样口15处取样，检测经过修复后污水中污染物浓度，从而模拟和研究不同地下水污染修复技术的修复特点和效果。
本发明结构简单，操作方便，能调节污水槽9内的进气管2高度可改变水力梯度的大小，从而模拟不同水力梯度情况下研究不同地下水污染物在不同介质中的运移规律；能通过调节可移动滤板13调节介质槽11和可渗透反应槽14相互容量大小，从而研究地下水污染物在不同修复技术下的修复特点和效果。
本发明未提及的技术均为现有技术。
实施例2
与实施例1基本相同，所不同的是：地下水修复剂和吸附材料包含零价铁和活性碳。
实施例3：
与实施例1基本相同，所不同的是：地下水修复剂和吸附材料包含零价铁和玉米秸秆。
实施例4：
与实施例1基本相同，所不同的是：地下水修复剂和吸附材料包含零价铁和棉花。

Claims (8)

1.一种多功能可调节式PRB室内试验装置，其特征在于：包括支架(5)、马利奥特瓶、污水槽(9)、运移装置和修复装置；所述支架(5)设在污水槽(9)一侧，运移装置前端与污水槽(9)另一侧底部相通，后端与修复装置相通，马利奥特瓶通过支架(5)固定在污水槽(9)上方并与污水槽(9)相通，马利奥特瓶包括污水容水瓶(1)、进气管(2)、进水管(3)和出水管(8)，进水管(3)设在污水容水瓶(1)上部侧壁上，进水管(3)上设有进水阀门(4)，出水管(8)和进气管(2)平行设置，顶端均伸入污水容水瓶(1)内，底端伸入污水槽(9)内，污水容水瓶(1)内与污水槽(9)之间的出水管(8)上设有出水阀门(6)；进水管(3)水平位置低于进气管(2)顶端，出水管(8)底端低于进气管(2)底端。
2.根据权利要求1所述的多功能可调节式PRB室内试验装置，其特征在于：所述支架(5)为长方形框架，设在污水容水瓶(1)一侧边的中线上且垂直于地面。
3.根据权利要求1所述的多功能可调节式PRB室内试验装置，其特征在于：所述运移装置包括固定滤板(10)、第一不透水盖板(7)、介质槽(11)和采样口(12)，介质槽(11)前端与污水槽(9)相通，固定滤板(10)设在介质槽(11)与污水槽(9)连接部，第一不透水盖板(7)设在介质槽(11)顶部，采样口(12)设在介质槽(11)侧壁。
4.根据权利要求3所述的多功能可调节式PRB室内试验装置，其特征在于：所述介质槽(11)内设有介质，介质为裂隙介质或孔隙介质，孔隙介质为不同粒径、孔隙度的砂性土、粘性土。
5.根据权利要求4所述的多功能可调节式PRB室内试验装置，其特征在于：所述介质为包气带含水层、潜水含水层或承压水含水层。
6.根据权利要求3-5任意一项所述的多功能可调节式PRB室内试验装置，其特征在于：所述修复装置包括可移动滤板(13)、第二不透水盖板(16)、可渗透反应槽(14)和取样口(15)，可渗透反应槽(14)与介质槽(11)后端相通，可移动滤板(13)设在可渗透反应槽(14)与介质槽(11)连接部，第二不透水盖板(16)设在可渗透反应槽(14)顶部，取样口(15)设在可渗透反应槽(14)侧壁。
7.根据权利要求6所述的多功能可调节式PRB室内试验装置，其特征在于：所述可渗透反应槽(14)内填充地下水修复剂和吸附材料。
8.根据权利要求7所述的多功能可调节式PRB室内试验装置，其特征在于：所述地下水修复剂和吸附材料包含零价铁或零价铁和活性碳或零价铁和玉米秸秆或零价铁和棉花。
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